Электричество на площадке

Конечно, тематика заметок на этом сайте немного более «высокоуровневая», но и не от «простой жизни» появилась идея написать этот материал. Обычно работа художника по свету начинается уже после того, как на каждом приборе есть питание, но бывает, что из-за «плохого» питания работа художника по свету может резко «встать на паузу» на довольно продолжительное время.

Если вы знаете закон Ома, умеете рассчитывать нагрузку, а на ваших площадках не бывает проблем с электричеством, то почитайте другие статьи у меня на сайте, там есть много полезного про свет и пульты.

А всех остальных обещаю сильно не загружать физикой, сопротивлениями, коэффициентами потерь и прочими «страшными» вещами. Мы будем всё смотреть и делать исключительно на практических примерах.

Прежде, чем начать

Если в вашем прокате для подключения оборудования используются подобные «удлинители», то их все нужно собрать в один пакет и отнести на ближайшую мусорку. Такие вещи очень часто нельзя использовать даже в бытовом назначении, особенно, когда на удлинителе написано СИЛОВОЙ УДЛИНИТЕЛЬ! 16А, 3600W, а на проводе у него маркировка 3x0.5.

Если было непонятно про мощность и сечение кабеля – не переживайте, чуть ниже в этом всём разберёмся.

Такие удлинители нельзя использовать, даже, если «умеете их нагружать», не подключаете к одному удлинителю больше двух ледбаров и тому подобное. Сейчас вы сами это подключаете, через месяц возьмёте помощника, который в один такой удлинитель вставит вилки от четырёх стробов, а потом на мероприятии помимо светового шоу будет ещё и огненное.

Откуда берётся электричество и куда оно идёт

Если совсем в двух словах, то где-то (может в соседнем городе, а может за стеной вашей концертной площадки) есть генератор. За счёт ДВС, воды, атомной энергии или ветра магнитный вал вращается внутри катушек, на которых в этот момент образуется электричество.

Если не брать во внимание бытовые однофазные генераторы, то практически всё электричество на нашей планете «создаётся» в трёхфазных генераторах, они оказались самыми практичными.

Напряжения на трёхфазных линиях могут быть разными, но если вы продолжили читать эту заметку после предупреждения во втором абзаце, значит в вашем случае в трёхфазной сети будет напряжение 380 вольт. Подключаться к такой сети вы будете скорее всего через такую розетку:

Либо напрямую в щитке будет подключение к трёхполюсному автомату, и клеммам нуля и заземления. За исключением работы электрических лебёдок и трёхфазных тепло-пушек, обычно в шоу-индустрии вам не нужны для подключения оборудования сразу все три фазы и напряжение 380 вольт.

Обычно для питания оборудования нужна сеть 220/230 вольт, да и электрическая вилка у большинства используемого на площадках оборудования имеет не пять, а всего два или три контакта. Тогда зачем мы подключились к красной пятипиновой розетке на 380 вольт?

Тут всё просто: среди тех пяти контактов есть три контакта разных фаз, контакт нейтрали (он же ноль) и контакт заземления. Напряжение между двумя разными фазами будет 380/400 вольт. Оно очень опасно и для обычной техники, и для человека, а вот напряжение между каждой фазой и нейтралью будет как раз 220/230 вольт. Такое напряжение очень опасно для человека, но от него замечательно работают все фонарики и колоночки на сцене.

Дальше с помощью специальных распределительных устройств можно из одной красной розетки на 380 вольт получить несколько розеток на 220 вольт, что позволяет очень рационально использовать и распределять нагрузку в вашей сети. Но до распределения нагрузки мы ещё дойдём.

В розетки на 220 вольт (т.е. между одной из фаз и нейтралью) подключается ваше оборудование, в котором, как правило, тоже есть какая-то катушка (первичная обмотка трансформатора в блоке питания, спираль на лампе накаливания и так далее), за счёт чего электричество бежит по замкнутой цепи и ваше оборудование работает.

Даже если вы не используете явно линии в 380 вольт и распределительные устройства, а пользуетесь готовыми розетками в стенах помещения, где проводится мероприятие, то с подстанции, питающей здание, приходит скорее всего эти же 3 фазы. Просто их уже развели по разным этажам/разным помещениям/разным розеткам.

Исключениями в таком случае будут только однофазные «бытовые» генераторы.

Что такое мощность

Вот зачем я в начале статьи пообещал не говорить про сопротивление? Ладно, давайте без него, раз обещал. Максимально простыми словами, мощность прибора — это то, сколько ему нужно электрической энергии для работы.

Вот есть, к примеру, у вас вот такой световой прибор:

Это китайский ледбар 18х18, его название модели сразу говорит нам о том, что в нём 18 диодов по 18W каждый, а значит путём простого перемножения мы получаем максимальное потребление всех его диодов: 324W.

У прибора есть ещё вентиляторы, мини-экран для настройки, плата контроллера управления — все они тоже потребляют какое-то электричество, поэтому с небольшим запасом можно смело сказать, что наш прибор «кушает» примерно 350 ватт.

Если прибор — не китайский ноунейм, а что-то фирменное, с документацией, то там обычно будет написано, сколько прибор «кушает». Сейчас главное понять, что каждый электрический прибор работает за счёт какого-то количества электрической энергии.

Прибор на 350W, розетка на 16А, где связь?

А вот тут будет небольшая капелька школьной физики, если вы её прогуляли в восьмом классе, то теперь придётся наверстать упущенное.

Помимо мощности электрического прибора, которая измеряется в ваттах, мы ещё часто слышим что-то про силу тока, которая измеряется в амперах. Например, автомат в щитке на 16А, красная розетка на 32А, быстрая зарядка для телефона на 3А и так далее.

Если перефразировать силу тока и мощность на трубу с водой, то сила тока — это сколько воды может пробежать через трубу (до момента, пока её разорвёт), а мощность - это сколько чего-то полезного можно сделать этим количеством воды.

Ну и логично, что это всё между собой связано, чем толще и прочнее труба, тем больший напор она сможет выдержать, тем больше всего полезного можно этой водой сделать. Аналогично и в электричестве: сила тока и мощность между собой взаимосвязаны, а вместе с ними ещё и связано напряжение.

Один из самых известных законов электродинамики — Закон Ома гласит:

I = U/R

Где I - это сила тока, U - напряжение, R - сопротивление. Опять сопротивление. Ну ладно, договорились же без него, тогда пропустим немного логики взаимосвязи сопротивления и мощности, держите сразу формулу закона Ватта:

P = U * I

Где I - это сила тока, U - напряжение, P - мощность.

Т.е. мощность равна перемножению напряжения на силу тока. Путем простых математических перестановок, можно получить ещё две формулы

I = P / U

U = P / I

Теперь, зная, что прибор работает в сети 220 вольт и потребляет 350 ватт, мы можем разделить мощность на напряжение и получить силу тока (минимальный размер трубы), которая нужна для работы нашего прибора. 350 / 220 примерно равно 1.6А. Именно такая пропуская способность розетки, всех проводов, автоматов и всего остального нужна для работы одного нашего ледбара. Если розетка, на которой написано 220В 16А сделана по всем правилам электромонтажа, то мы смело можем в неё подключать такой прибор, причём даже не один, а целых десять!

Теперь давайте определим, сколько «мощности» есть в одной розетке на 16А (опять же, при условии, что она правильно сделана и подключена). 220А умножаем на 16А и получаем 3520 Вт. Но в современных электрических сетях напряжение обычно не 220В, а 230В, в таком случае немного меняется и максимально допустимая мощность: 3680 Вт.

Т.е. в одну розетку на честные 16А можно подключить электрических приборов суммарно на 3.6 кВт.

Что значит «честные 16А»? Давайте посмотрим на вот такой удлинитель:

Это представитель семейства хороших удлинителей, часто встречается в хороших прокатах, его вилка рассчитана на 16А, его провод рассчитан на 16А (про провода поговорим чуть дальше), его колодка рассчитана на 16А, но… ЦЕЛИКОМ ВСЯ!

Т.е. каждая его розетка по отдельности спокойно выдаст вам 16А, но при использовании двух розеток этого удлинителя его нельзя нагружать на 32А, как и при использовании всех трёх розеток — нельзя одновременно в каждую подключать что-то мощностью 3.6 кВт. Это суммарная мощность всех его трёх розеток. Потому что ток выше 16А не выдержат контакты этой колодки, не выдержит провод, не выдержит вилка. Всё расплавится и загорится.

И вот такое может быть не только в рамках одного удлинителя, но и в рамках одного помещения. Все розетки на 16А могут быть на «одной линии», соединены друг за другом одним кабелем, который выдерживает 16А, но при этом каждую розетку одновременно нельзя нагружать на все 16А.

Этим очень «грешат» банкетные залы, где по всему периметру есть розетки, прокатчики привозят туда световые приборы, знают закон Ватта, всё правильно рассчитывают, в одну розетку не подключают оборудования больше, чем на 3.6 кВт, а потом в лучшем случае «выбивает» автомат, в худшем — на вашем празднике начинается незапланированное фаер-шоу.

Зачем нужен автомат?

Тут всё просто — он нужен для защиты всей выходящей из него линии, чтобы избежать того самого фаер-шоу. Давайте снова представим себе ситуацию с хорошим 16-амперным удлинителем на 3 гнезда. Если его подключить после автомата на 16А, то при попытке перегрузки удлинителя, автомат сработает и отключит всю линию целиком. А значит через провод, вилку и контакты колодки не будет проходить ток выше 16А, поэтому они не будут плавиться и гореть.

Если бы мы использовали автомат на 10А — то мы не смогли бы нагрузить удлинитель на все его допустимые 16А, автомат отключился бы раньше. Если бы мы использовали автомат на 20А, то есть шанс перегрузить и расплавить наш удлинитель. Поэтому:

Если у вас линия состоит из десяти розеток на 16А и провода, который может выдержать 10А, то автомат должен быть не 160А (чтобы все розетки работали), а на 10А, чтобы отключиться, как только суммарная нагрузка всех розеток превысит 10А.

Поговорим про провода

У каждого кабеля и провода есть своя толщина, количество проводников, ну и, конечно же, есть толщина каждого его проводника. Именно она показывает, сколько вообще через провод может пройти электричества (та самая сила тока), ну и соответственно, какую мощность такой провод может выдержать.

Ещё это всё очень сильно связано с металлом, из которого сделаны проводники. Но я очень надеюсь, что в вашем прокате только один вариант — медь.

Пока коснулись темы материалов — на безопасность провода ещё и косвенно влияет материал изоляторов проводников и самого провода целиком. В быту у мягких проводов очень распространён материал ПВС (поливинилхлорид), он дешевый, доступный, из него делаются провода питания большинства бытовых электрических приборов, но он:

1. Горючий
2. Твердеет на морозе (а значит при физическом воздействии может сломаться)

А значит такое нам категорически не подходит, и, если у вас есть удлинители с самой первой картинки этой заметки, но вы их до сих пор не выкинули — сейчас самое время.

Для проката нужно, чтобы провод не твердел и не ломался на морозе (обычно это маркировка КГ, но могут быть и другие), и чтобы провод не был горючим (обычно это маркировка НГ). Это будет мягкий провод в резиновой изоляции.

С материалами изоляции разобрались, теперь вернёмся к тому, что находится внутри этой самой изоляции — к проводникам и их толщине. Обычно её называют сечением кабеля, в России и СНГ она измеряется в квадратных миллиметрах, на западе она измеряется параметром AWG.

Ниже представлена таблица связи сечения провода и максимально допустимого тока, который может по нему пройти.

В обычной электротехнике эти данные могут быть немного другими, так, как тут используется определенный коэффициент запаса (чтобы не рассчитывать потери от длины), и речь конечно же про применяемый для прокатных дел мягкий многожильный провод, а не какой-нибудь ВВгНГ-кабель, который прокладывают в стенах домов.

Исходя из этой таблицы, сразу можно понять, что при использовании розеток на 16А и автомата на 16А мы должны выбрать провод с сечением 2.5 квадрата. Полторашку брать нельзя, потому что есть шанс её перегрузить до отключения автомата, а вот у провода на 2.5 квадрата будет ещё довольно большой запас прочности уже после того, как автомат отключится.

Зачем нужно своё распределение электричества на площадке?

Ну вот представьте, приезжаете вы конференц-зал пафосного отеля, привозите с собой фуру лучшего оборудования и начинаете подключать его в местные розетки, при этом:

1. Вы не знаете, каким кабелем эти розетки подключены
2. Вы не знаете, сколько розеток находится на одном кабеле
3. Вы не знаете, в автомат какого номинала это всё входит
4. Вы не можете быть уверенными, что вам дали актуальную документацию по распределению электрики в помещении

А вам нужно через 6 часов сделать световое шоу, включить громко музыку и показать презентацию заказчика на огромном светодиодном экране. Собственное распределение электричества позволяет заниматься своей работой, а не решать проблемы «выбивающих» автоматов и «дымящихся розеток».

В зависимости от мощности вашего оборудования вы из местного щитка забираете электричество трёхфазным (5-ти-жильным проводом), дальше это всё подключается в ваши распределительные устройства (раздачи), к ним подключаются ваши провода с вашими вилками и вашими розетками. В любом месте площадки вы получаете розетку, в которой вы полностью можете быть уверенными, так как знаете откуда она идёт, к чему подключается, какие там сечения и какие автоматы.

Зачем использовать все три фазы?

Если мы нагрузим фазы неравномерно, то случится очень неприятная штука — «перекос фаз». Не вдавайтесь в подробности, что это такое, просто поверьте, что оно вам не нужно. Обычно на вводных распределительных устройствах есть специальные приборы - амперметры, которые показывают нагрузку по каждой фазе. При подключении оборудования нужно следить, чтобы фазы были нагружен примерно поровну. Тогда будет всё хорошо.

А ещё использование всех трёх фаз - это огромная экономия на кабеле. Вот представьте, что суммарная мощность оборудования на вашей площадке - 20кВт. Согласно вышеуказанным формулами, это примерно 87 ампер! При использовании однофазного подключения какого сечения нужен вводной кабель? Чуть выше табличка сечений и силы тока есть, она заканчивается на толстенном кабеле в 10 квадратов, который может выдерживать 70 ампер, но этого кабеля не хватит для однофазного подключения оборудования на 20кВт.

А вот при трёхфазном подключении мы используем 32-й провод (так в прокате называют трёхфазный провод с пятипиновыми разъемами на 32А) и равномерно нагружаем каждую фазу.

Опять же, согласно вышеуказанным формулам в 32А при 230В (напряжение на одной фазе) В КАЖДУЮ ФАЗУ можно засунуть 7360 Вт, а значит в одном трёхфазном вводном кабеле у вас будет примерно 22 кВт! Главное равномерно распределить их по всем трём фазам.

Как подключать оборудование?

Самый идеальный вариант для проката — это вообще не использовать вилки и розетки Schuko (это обычные вилки и розетки, которые вы сразу представляете, видя слова «вилка» и «розетка»). Либо использовать их в самом минимальном варианте — для подключения устройств, которые по-другому никак не могут подключаться, например, зарядка у ноута, кабель питания монитора и т.д. Существует целый ряд профессиональных однофазных разъемов, которые можно и нужно использовать:

• CEE16/32 (1P+N+E)
• PowerCon
• PowerCon TRUE1 (TrueCon)

Ниже приведу пример подключения линии светового оборудования (возможный вариант):

Из основной раздачи на 32А у нас выходит несколько однофазных розеток CEE16. В одну из них кабелями нужной длины мы наращиваем линию и получаем розетку CEE16 в нужной нам части площадки

Такие провода вставляются друг в друга и позволяют добиться нужной длины линии. Далее мы хотим подключить световой прибор WASH, он имеет PowerCon-вход и выход, а значит нам пригодится следующий провод:

Один его конец вставляем в свободную розетку CEE16, с другого конца у него PowerCon и проходная розетка CEE16. Мы не использовали ни одной обычной бытовой вилки/розетки, но у нас уже подключен световой прибор.

Далее мы хотим подключить ледбар, у него тоже есть PowerCon-вход и выход, а значит мы можем «залинковать» его от воша, используя провод PowerCon-PowerCon. Конечно же при всём этом не забываем считать мощности приборов и силу тока, которая нужна для их работы. Далее мы хотим подключить спот, у него на борту есть TRUE1 вход и выход. Вспоминаем про оставшийся проходной конец CEE16 после подключения воша и вставляем туда вот такой провод:

Если спот находится очень далеко от воша, вспоминаем, что у нас есть вот такие провода разной длины:

В таком случае схема будет выглядеть примерно так:

В местах, где необходимо получить «обычную розетку» можно использовать короткий провод на одном конце которого будет CEE16-M, на другом колодка Schuko.

Ну и помните, что при большом количестве оборудования, 32-е раздачи на CEE16 без автоматов можно ставить прям на фермах с приборами, что позволит одним 32-м кабелем подключить сразу 22 кВт света. В таком случае основное вводное распределительное устройство будет уже совсем не на 32А, а на 63 или даже 125, а на его выходе могут быть защищенные автоматами трёхфазные выходы на те самые 32-е линии до ферм с приборами.

Нюансы обычных PowerCon

На момент написания этой заметки PowerCon — самый распространённый разъем в световом оборудовании на прокатном рынке России. Он защёлкивается, держит нагрузку до 20А и имеет ещё огромное количество положительных качеств, но:

1. Провода PowerCon-PowerCon нельзя вставить друг в друга для удлинения без специального бочонка
2. Разъем PowerCon нельзя подключать под нагрузкой. Все это делают, но так нельзя.

Эти недочёты были исправлены в версии PowerCon TRUE1 (он же трукон)

TRUE1 встречается почти на всём современном световом оборудовании западного производства, да и производители из Китая всё чаще стали использовать его вместо обычного PowerCon.

TRUE1 держит 20А, а я лично встречал схемы коммутации, где он использовался, как замена CEE16. Всё было, как на схеме выше, только вместо каждого CEE16 был трукон. Провода с ними занимают намного меньше места, чем с большими разъемами CEE16, но при этом надежность сохраняется и даже немного увеличивается. Главное использовать оригинальные разъемы TRUE1, а не китайские подделки, на которых написано 20А, но на деле будет максимум 6А.

Линки от прибора к прибору

Мы много говорили про использование собственной системы распределения электричества на площадке, что только так мы можем быть уверены во всех звеньях подачи питания к конечному оборудованию. Но на самом деле, есть один момент, в котором нельзя быть уверенным, пока мы не заглянули внутрь каждого светового прибора, имеющего проходной линк поверкона или трукона.

Подключаем мы прибор кабелем с сечением 2.5 квадрата, поверкон или трукон держит 20А, линк между приборами сделан из такого же кабеля и таких же разъемов. По нашей логике мы можем так налинковать приборов на все 16А (дальше уже автомат отключится), но в какой-то момент из одного из световых приборов начинает идти дым…

Мы не учли один момент — чем соединены входной и выходной разъем питания внутри прибора! И, к сожалению, почти во всех случаях, что я видел, внутри прибора используется провод совсем не 2.5 квадрата. Особенно в китайских приборах. Там можно встретить всё, что угодно: и 1 квадрат, и 0.5, и даже 0.25!!! В некоторых приборах я видел оооочень тонкие дорожки на плате вместо силовых проводов. И вот тут вся схема подключения может «пойти лесом».

Представьте, что у вас есть 4 тилтовых строба на 1кВт. Понимания, что вы не будете использовать их на всю мощность, вы их включаете в отдельную 16-амперную линию на основной раздаче. С отдельным автоматом, который выбьет, если вместо 3.6 кВт вы всё же решите выжать с них их максимальные 4 кВт.

Ну и так, как у каждого строба есть и вход и выход трукона, вы решили их «линкануть» правильными хорошими проводами. Если китайский производитель решил дать вам самую хорошую цену на прибор, и между входом и выходом внутри прибора будет провод на 0.75 квадрата, то у самого первого прибора в цепочке соединение между входом и выходом начнёт плавиться и гореть (там обычно ещё провод — горящий ПВС) после включения на полную мощность третьего строба в цепочке, так как максимальная нагрузка на 0.75 квадрата может быть 6А (примерно 1.38 кВт), а второй и третий строб в линии суммарно дадут нагрузку 2 кВт. При этом автомат в распределительном устройстве не отключится, так как все три строба в линии - это всего 3 кВт, а автомат сработает после нагрузки в 3.6 кВт (ну или когда загорится провод внутри прибора, замкнет, и автомат сработает на короткое замыкание, но это может быть уже очень поздно).

Самый правильный вариант, на мой взгляд, в каждом световом приборе заменить провод, который соединяет вход и выход разъемов питания между собой. Тогда можно без проблем линковать приборы самому, а самое главное, без проблем приборы смогут линковать ваши техники. А если в одной линии их окажется много - просто сработает автомат.

В заключение

В прокатах (особенно совсем небольших) может возникнуть мысль

«Да зачем мне покупать эти дорогущие провода, раздачи, всё это с собой возить, разматывать? Я ж купил обычных удлинителей в электротоварах у дома, всё работает уже кучу мероприятий!»

Но это, как с бекапами серверов в айти сфере: есть те, кто делает бекапы, есть те, кто пока ещё не делает бекапы. Так и тут, прокаты делятся на две категории

1. Кто использует грамотную разводку электричества
2. Кто пока ещё не использует грамотную разводку электричества

Только, если отсутствие бекапа сервера может стоить потери данных и прибыли, то отсутствие грамотной разводки электричества на площадке у проката может стоить жизни сотен человек.

Эта заметка не претендует на какой-то максимально полный гайд по электрике в прокате, но, если вы учтёте хотя бы все моменты описанные в ней — ваши мероприятия станут намного безопаснее.